JPS623306B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工衛星等に用いる推薬タンクに関す
る。

姿勢制御、無重力状態での物の移動のための推
進路に供給する人工衛星、ロケツト等の液体推薬
は、推進用としてはガス状で用いられるが、タン
ク内では液体状で保持される。この時、打上げか
ら軌道静止の広範囲の重力変化にも拘らず、即ち
無重力又はアトランダムな方向からの高加速度を
受けても、配管中に液体を詰らせることなく安定
してガスのみを取出さなければならない。

前記推薬としてはアンモニア、アルゴン、ヒド
ラジン等が有望であり、これら推薬を使用する場
合には特殊な気液分離装置が必要であつた。第３
図はその一例を示しており、タンクａ内に貯蔵し
た液体ｂを吸込管ｃを介してブロワｄにより吸引
し、熱交換器ｅを通して発生させたガスを排出管
ｆを用いてタンクａ外へ排出するようにしてい
る。尚、ｇはスロツトル弁、ｈは圧力制御弁、ｉ
は圧力制御装置、ｋは圧力検出器である。従つ
て、気液分離のために熱交換器ｅやブロワｄ、ス
ロツトル弁ｇ等をタンクａ内に装備する必要があ
ることから、高価、大重量、大型となり、タンク
ａ自体も大型となつてしまう問題点を有してい
た。

又、一部に電気推進器（人工衛星の推進器）用
推薬の保持タンク装置が使用されている。この保
持タンク装置は、第４図に示されるように、タン
クａ内に、多数のリング状高電位電極１を、該電
極１の極性が＋，−で上下方向交互に配置される
よう設置し、液体ｊが各電極１，１間に保持さ
れ、蒸発したガスが排出管ｆより排出されるもの
である。この保持タンク装置では推薬として水銀
が使用された例があるが、水銀は高価な上重量大
であること、更に取扱いが面倒であること等によ
り人工衛星には不向きであり、又主として上下方
向の加速度にしか効果がなく、1G以下の低加速
度下においてしか液保持を行うことができなかつ
た。

本発明は前記実情に鑑み、無重力又はアトラン
ダムな方向からの高加速度を受けても特殊な装置
を用いることなく気液分離を維持できると共に、
安定してガスを供給できるようにし、しかも小
型、軽量で取扱いが便利で、安価に製作し得る推
薬タンクを提供しようとするもので、上部に開口
を有し底部に通気口を備えた推薬セル本体と、該
セル本体における前記底部に前記通気口を取囲む
如く立設したガス導管と、該ガス導管を包囲する
如く前記セル本体内に装填した推薬吸収保持材と
より構成せる推薬セルを、上部に推薬充填口を又
下部にガス供給口を備えた推薬タンク本体内に、
前記上部開口が推薬充填口側に向くよう適数個積
重ねて収納せしめてなることを特徴とする人工衛
星等に用いる推薬タンク、に係るものである。

以下図面を参照しつつ本発明の実施例を説明す
る。

上部に推薬充填口１を有し又下部を開放型とし
た推薬タンク本体２内に、推薬の気液分離を行う
ための推薬セル３を複数段積層配設してその位置
を保持せしめるとともに、本体２の前記推薬充填
口１部に推薬充填バルブ４を設け、且つ前記本体
２の上部に前記バルブ４を取囲む如く保護キヤツ
プ５を取付け、又前記本体２内の最下段推薬セル
３の位置する下方部位に、通気口６を備えた隔壁
７を配設して該隔壁７と前記最下段推薬セル３と
の間に気化されたガスの流路室８を形成するとと
もに、該流路室８内に、流路室８内に万一推薬
（液）が流入した場合のための気液分離バツフル
９を設け、且つ前記本体２の下部開口に、ガス供
給口１０を備えた蓋体１１を配設して該蓋体１１
と前記隔壁７との間に、前記バツフル９で分離で
きなかつた推薬を吸収させるための推薬保持材１
２を装填し、更に前記本体２の下部を、推進器
（図示せず）にガスを供給するためのガス供給管
１３を連結する。尚図中１４は通気口６部及び供
給口１０部に配した金網、１５はＯリングであ
る。

又、前記推薬セル３は第２図に詳細を示す如
く、上部に推薬充填開口１６を備え底部中央に通
気口１７を備えた推薬セル本体１８の前記底部
に、推薬セル３を複数段直列配列する場合次段セ
ル３にセパレータとして作用するガス導管１９を
その上端がセル本体１８の開口１６部面より下方
に位置するよう前記通気口１７を取囲む如く立設
し、且つセル本体１８内にガス導管を取囲む如く
推薬保持材１２を配設し、更に前記推薬充填開口
１６部に推薬分散用金網２０を又前記ガス導管１
９の上部開口部及び前記通気口１７部に気液分離
金網２１を夫々取付ける。尚該各金網２０，２１
は必ずしも取付ける必要はない。

前記構成において、バルブ４から充填した推薬
は、上段の推薬セル３から順次下段の推薬セル３
へ各ガス導管１９を介し浸透して行き、各推薬セ
ル３内の保持材１２に吸収保持される。尚、推薬
セル３の積層段数は注入推薬の量（推薬保持材１
２の空隙体積の50〜97％の充填率）に応じて増減
するようにする。

推薬セル３内で気化されたガスは各ガス導管１
９を経て流路室８内に入り、該流路室８を経て蓋
体１１に設けた供給口１０を通りガス供給管１３
へ送られ、図示しない推進系統に供給されるわけ
であるが、万一流路室８内に気化されない状態の
推薬が流入した場合には、バツフル９で気液分離
を行う。又該バツフル９においてもなお分離でき
なかつた推薬は隔壁７と蓋体１１との間に装填し
た保持材１２にて吸収することができる。

従つて本発明の推薬タンクにおいては、無重力
又は高加速度下でも安定した液体分を含まないガ
スの供給が可能となる。

尚、前記推薬としては、アンモニア、アルゴ
ン、ヒドラジン等を、又保持材としては、グラス
ウール、加速度の変動範囲に対してステンレス
鋼、軟鋼、銅等の金属繊維、炭素等の無機質繊
維、プラスチツク等の高分子樹脂系繊維のウール
体、或はプラスチツク等から成形した発泡体ない
しはスポンジを適宜選択して使用する。

尚又、繊維を充填したウール体、発泡体、スポ
ンジの形の液保持材の空隙率は、80〜90％がよ
く、80％以下では推薬を吸収保持するに必要な空
隙がなくなり、97％以上では繊維間が粗となり液
体の移動が高加速度下では自由となり、タンクか
ら液が流出し管路を閉塞する等の不具合を生じ
る。

次に、推薬セル３の高加速度下における実験結
果を述べる。

毛管現象の理論によれば、ｈ＝２πσ_Ｌ／ｎＧργ_Ｃ
（ｈ： 液柱、σ_L：推薬の表面張力、nG：人工衛星の加
速度、ρ：推薬の比重、γ_C：毛管半径又は空隙
半径）である。

即ち、推薬の必要液柱ｈが15mmの場合、毛管半
径を10μとすれば、軸方向に40Gの加速度を与え
ても液を保持し得る。依つて第２図に示す推薬セ
ル３に推薬保持材として線経分布が0.5〜10μ
（平均１μ）のグラスウールを空隙率約80％で充
填して平均空隙半径2.5μ（計算値）即ち径間５
μとした。次にその空隙体積の50〜97％に推薬と
してアンモニアを充填したところ、いずれの場合
も40G以上の加速度下で液を完全に保持した。

尚、本発明は前記実施例にのみ限定されること
なく本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更を加
え得ることは勿論である。

叙上のように本発明によれば、 (i) 推薬を、セル本体内にてガス導管を包囲する
如く装填した推薬吸収保持材に吸収させて保持
するようにしたので、無重力又はアトランダム
な方向からの高加速度下でも従来の如き特殊構
造の装置を用いることなく気液分離が維持で
き、しかも安定してガスを供給できる。

(ii) アンモニア、ヒドラジン等を推薬として使用
でき液体で貯蔵できるため、タンクを小型軽量
化でき、取扱いが簡単である。

(iii) 推薬吸収保持材としては素材の安価なものを
採用し得るので、全体的にも安価に製作でき
る。

等の優れた効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の推薬タンクの切断側面図、第
２図は推薬セルの詳細を示す切断側面図、第３図
及び第４図はいずれも従来例の説明図である。 １……推薬充填口、２……推薬タンク本体、３
……推薬セル、１２……推薬保持材、１３……ガ
ス供給管、１６……開口部、１７……通気口、１
８……推薬セル本体、１９……ガス導管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部に開口を有し底部に通気口を備えた推薬
   セル本体と、該セル本体における前記底部に前記
   通気口を取囲む如く立設したガス導管と、該ガス
   導管を包囲する如く前記セル本体内に装填した推
   薬吸収保持材とより構成せる推薬セルを、上部に
   推薬充填口を又下部にガス供給口を備えた推薬タ
   ンク本体内に、前記上部開口が推薬充填口側に向
   くよう適数個積重ねて収納せしめてなることを特
   徴とする人工衛星等に用いる推薬タンク。